โครงงานวิทยาศาสตร์ ประเภทสิ่งประดิษฐ์ เรื่องกบเหลาดินสออัตโนมัติ

บทที่ ๑

บทนำ

๑.๑ ที่มาและความสำคัญ
          โรงเรียนบ้านโนนเสถียร ได้มีจัดการเรียนการสอน ๕ วัน คือวันจันทร์ถึงศุกร์ ชั่วโมงที่ ๖ ของทุกวัน ยกเว้นวันที่นักเรียนเรียนชุมนุม จะปล่อยให้นักเรียนฝึกซ้อมกีฬาที่ตนเองถนัดและชื่นชอบ ซึ่งคณะผู้จัดทำได้เลือกฝึกซ้อมกีฬาประเภทวอลเลย์บอล ฝึกอันเดอร์ กระโดดตบ เซตบอล ตีบอล รับลูกตบ ตั้งบอล ซึ่งคุณครูผู้ฝึกซ้อมจะเป็นคนเสริฟหรือตีส่งลูกบอลให้ แล้วก็จะคอยแนะนำเทคนิคที่ถูกต้อง บางครั้งคุณครูก็จะให้เพื่อนนักเรียน เป็นคนเสริฟหรือตีส่งลูกบอลให้ เพราะคุณครูก็จะคอยแนะนำเทคนิคที่ถูกต้อง คณะผู้จัดทำพบสาเหตุว่า เพื่อนนักเรียนคนที่เสริฟหรือตีส่งลูกบอลให้ บางครั้งอาจตีส่งผิดพลาด ไม่ถึงเป้าหมายที่กำหนดไว้หรือนักเรียนผู้ฝึกซ้อม บางครั้งตีส่งลูกช้า และนักเรียนผู้ฝึกซ้อมยังประสบปัญหาในการฝึกซ้อมเซตบอล ทักษะการตบบอล การรับบอล การตั้งบอล      

คณะผู้ทำจึงได้ศึกษาหาข้อมูลจากสื่ออินเตอร์เน็ต คิดค้นหาวิธีแก้ปัญหา จึงได้สร้างเครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล ใช้เวลาในทำการทดลอง ๓ ครั้ง และจุดตั้งเครื่องยิงลูกวอลเลย์บอลตั้งอยู่จุดเดิมทุกครั้งที่ทำการทดลอง คนทำการทดลองคนเดิม ศึกษาการปรับตัวเร่งมอเตอร์ องศา และระดับความสูง มีผลต่อระยะทางลูกวอลเลย์บอลหล่นลงพื้นแตกต่างกันหรือไม่ ผลปรากฏว่า ปรับองศาจุดยิงไปที่ ๑๕๐ องศา เพิ่มระดับความสูง ๑๘๙ เซนติเมตร ตัวเร่งระดับ ๓ ลูกวอลเลย์บอลที่ถูกยิงออกหล่นลงพื้นที่ระยะทาง ๑๐๗๘ เซนติเมตร ซึ่งเป็นระยะทางในการยิงลูกบอลวอลเลย์บอลได้ไกลที่สุดในการทดลอง นักเรียนสามารถเข้าใจกลไกการเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล การต่อวงจรไฟฟ้า

          ดังนั้นคณะผู้จัดทำจึงจัดทำโครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล นี้ขึ้นเพื่อเอื้อถึงประโยชน์ที่จะได้รับคือ การปรับตัวเร่งมอเตอร์ องศา และระดับความสูง  มีผลต่อระยะทางลูกวอลเลย์บอลหล่นลงพื้นแตกต่างกัน และผลิตเครื่องยิงวอลเลย์บอลที่ยิงส่งลูกวอลเลย์บอลที่มีความแม่นยำ มีราคาต้นทุนที่ต่ำกว่าท้องตลาด ประหยัด มีประสิทธิภาพ อำนวยความสะดวกให้กับผู้เล่นกีฬาวอลเลย์บอล ในการฝึกซ้อมเซตบอล ทักษะการตบบอล การรับบอล การตั้งบอล

๑.๒ วัตถุประสงค์

          ๑.๒.๑ เพื่อให้นักเรียนได้ศึกษาการต่อวงจรไฟฟ้า

          ๑.๒.๒ เพื่อให้นักเรียนได้ศึกษากลไกการเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า

          ๑.๒.๓ เพื่อให้นักเรียนได้ศึกษากลไกการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล

          ๑.๒.๔ เพื่อให้นักเรียนได้ศึกษาการนำมอเตอร์มาต่อกับเชื่อมกบเหลาดิน ต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้าสามารถเหลาดินสอได้จริงหรือไม่

          ๑.๒.๕ เพื่อสร้างเครื่องกบเหลาดินสอ สามารถเหลาดินสอได้หลายแท่งในเวลาเดียว  ประหยัดเวลา และมีประสิทธิภาพ

          ๑.๒.๖ เพื่ออำนวยความสะดวกให้กับนักเรียนที่ใช้ดินสอในการเรียนหนังสือ

๑.๓ สมมติฐาน

          กบเหลาดินสอที่ต่อเข้ากับเฟืองและมอเตอร์ สามารถเหลาดินสอได้และมีจำนวนมากกว่าการใช้มือเหลา ภายในเวลา 1 นาที

                   ตัวแปรต้น  กบเหลาดินสอที่ต่อเข้ากับเฟืองและมอเตอร์

                    ตัวแปรตาม เหลาดินสอได้และมีจำนวนมากกว่าการใช้มือเหลา

                   ตัวแปรควบคุม จุดตั้งเครื่องกบเหลาดินสอ นาฬิกาจับเวลา

๑.๔ ขอบเขตของการทำโครงงาน

ทดสอบการใช้ เครื่องกบเหลาดินสอ  โดยจับเวลาวัดเหลาดินสอทั้งหมด 20 แท่ง ที่ห้องเรียนของชั้นประถมศึกษาปีที่ ๖/๒ ณ โรงเรียนบ้านโนนเสถียร

๑.๕ ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ

๑.๕.๑ นักเรียนได้ความรู้ในเรื่องการต่อวงจรไฟฟ้า

๑.๕.๒ นักเรียนได้ความรู้ในเรื่องกลไกการเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า

๑.๕.๓ นักเรียนได้ความรู้ในเรื่องการกลไกการเปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล

          ๑.๕.๔ นักเรียนได้ศึกษาศึกษาการนำมอเตอร์มาต่อกับเชื่อมกบเหลาดิน ต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้าสามารถเหลาดินสอได้จริง

          ๑.๕.๕ สร้างเครื่องกบเหลาดินสอ สามารถเหลาดินสอได้หลายแท่งในเวลาเดียว  ประหยัดเวลา และมีประสิทธิภาพได้จริง

๑.๕.๖ เพื่ออำนวยความสะดวกให้กับนักเรียนที่ใช้ดินสอในการเรียนหนังสือ

บทที่ ๒

เอกสารที่เกี่ยวข้อง

๒.๑ มอเตอร์

มอเตอร์ไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังกล มอเตอร์ที่ใช้งานในปัจจุบัน แต่ละชนิดก็จะ มีคุณสมบัติที่แตกต่างออกไปต้องการความเร็ว รอบหรือกำลังงานที่แตกต่างกัน ซึ่งมอเตอร์แต่ละชนิด จะแบ่งได้เป็น ๒ ชนิด ตามลักษณะการใช้งานกระเเสไฟฟ้า
มอเตอร์ไฟฟ้าแบ่งออกตามการใช้ของกระแสไฟฟ้าได้ ๒ ชนิดดังนี้
๑. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับ (Alternating Current Motor) หรือเรียกว่าเอ.ซี มอเตอร์ (A.C. MOTOR) การแบ่งชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้าสลับแบ่งออกเป็น ๓ ชนิดได้แก่
          ๑. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับชนิด ๑ เฟส หรือเรียกว่า ซิงเกิลเฟสมอเตอร์ (A.C. Sing Phase) จะใช้กับแรงดันไฟฟ้า ๒๒๐ โวลต์มีสายไฟ เข้า ๒ สาย มีแรงม้าไม่สูง ส่วนใหญ่ตามบ้านเรือน
               - สปลิทเฟส มอเตอร์( Split-Phase motor)
               - คาปาซิเตอร ์มอเตอร์ (Capacitor motor)
               - รีพัลชั่นมอเตอร์ (Repulsion-type motor)
               - ยูนิเวอร์แวซลมอเตอร์ (Universal motor)
               - เช็ดเดดโพล มอเตอร์ (Shaded-pole motor)
          ๒. มอเตอร์ไฟฟ้าสลับชนิด ๒ เฟสหรือเรียกว่าทูเฟสมอเตอร์ (A.C.Two phas Motor)
          ๓. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับชนิด ๓ เฟสหรือเรียกว่าทีเฟสมอเตอร์ (A.C. Three phase Motor) เป็นมอเตอร์ที่ใช้ในงานอุตสาหกรรมต้องใช้ระบบไฟฟ้า ๓ เฟส ใช้แรงดัน ๓๘๐ โวลต์ มีสายไฟเข้ามอเตอร์ ๓ สาย
๒. มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง (Direct Current Motor ) หรือเรียกว่าดี.ซี มอเอตร์ (D.C. MOTOR) การแบ่งชนิดของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งออกได้ดังนี้
 มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงแบ่งออกเป็น ๓ ชนิดได้แก่
               ๑. มอเตอร์แบบอนุกรมหรือเรียกว่าซีรีส์มอเตอร์ (Series Motor) 

               ๒. มอเตอร์แบบอนุขนานหรือเรียกว่าชันท์มอเตอร์ (Shunt Motor)

     ๓. มอเตอร์ไฟฟ้าแบบผสมหรือเรียกว่าคอมเปาวด์มอเตอร์ (Compound Motor)
ส่วนตัวที่ใช้ในการทดลอง แรงดันไฟฟ้า ๑๒ vdc. และ ๒๔ vdc. กำลังไฟฟ้า100 w. ความเร็ว ๒๕๐๐ rpm รอบต่อวินาที แรงบิดดี แกนเพลา ๘ มิล

 รูปภาพที่ ๑ ส่วนประกอบหลักๆ ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ที่มา www.psptech.co.th/มอเตอร์motorคืออะไร-19171.page วันที่ ๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐

ส่วนประกอบหลักๆ ของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง ประกอบด้วยส่วนต่างๆ ดังนี้
๑.) ขดลวดสนามแม่เหล็ก (Field Coil) คือขดลวดที่ถูกพันอยู่กับขั้วแม่เหล็กที่ยึดติดกับโครงมอเตอร์ ทำหน้าที่กำเนิดขั้วแม่เหล็กขั้วเหนือ (N) และขั้วใต้ (S) แทนแม่เหล็กถาวรขดลวดที่ใช้เป็นขดลวดอาบน้ำยาฉนวน สนามแม่เหล็กจะเกิดขึ้นเมื่อจ่ายแรงดันไฟตรงให้มอเตอร์
๒.) ขั้วแม่เหล็ก (Pole Pieces) คือแกนสำหรับรองรับขดลวดสนามแม่เหล็กถูกยึดติดกับโครงมอเตอร์ด้านใน ขั้วแม่เหล็กทำมาจากแผ่นเหล็กอ่อนบางๆ อัดซ้อนกัน (Lamination Sheet Steel) เพื่อลดการเกิดกระแสไหลวน (Edy Current) ที่จะทำให้ความเข้าของสนามแม่เหล็กลดลง ขั้วแม่เหล็กทำหน้าที่ให้กำเนิดขั้วสนามแม่เหล็กมีความเข้มสูงสุด แทนขั้วสนามแม่เหล็กถาวร ผิวด้านหน้าของขั้วแม่เหล็กทำให้โค้งรับกับอาร์เมเจอร์พอดี
๓.) โครงมอเตอร์ (Motor Frame) คือส่วนเปลือกหุ้มภายนอกของมอเตอร์ และยึดส่วนอยู่กับที่ (Stator) ของมอเตอร์ไว้ภายในร่วมกับฝาปิดหัวท้ายของมอเตอร์ โครงมอเตอร์ทำหน้าที่เป็นทางเดินของเส้นแรงแม่เหล็กระหว่างขั้วแม่เหล็กให้เกิดสนามแม่เหล็กครบวงจร
๔.) อาร์เมเจอร์ (Armature) คือส่วนเคลื่อนที่ (Rotor) ถูกยึดติดกับเพลา (Shaft) และรองรับการหมุนด้วยที่รองรับการหมุน (Bearing) ตัวอาร์เมเจอร์ทำจากเหล็กแผ่นบางๆ อัดซ้อนกัน ถูกเซาะร่องออกเป็นส่วนๆ เพื่อไว้พันขดลวดอาร์เมเจอร์ (Armature Winding) ขดลวดอาร์เมเจอร์เป็นขดลวดอาบน้ำยาฉนวน ร่องขดลวดอาร์เมเจอร์จะมีขดลวดพันอยู่และมีลิ่มไฟเบอร์อัดแน่นขึดขดลวดอาร์เมเจอร์ไว้ ปลายขดลวดอาร์เมเจอร์ต่อไว้กับคอมมิวเตเตอร์ อาร์เมอเจอร์ผลักดันของสนามแม่เหล็กทั้งสอง ทำให้อาร์เมเจอร์หมุนเคลื่อนที่
๕.) คอมมิวเตเตอร์ (Commutator) คือส่วนเคลื่อนที่อีกส่วนหนึ่ง ถูกยึดติดเข้ากับอาร์เมเจอร์และเพลาร่วมกัน คอมมิวเตเตอร์ทำจากแท่งทองแดงแข็งประกอบเข้าด้วยกันเป็นรูปทรงกระบอก แต่ละแท่งทองแดงของคอมมิวเตเตอร์ถูกแยกออกจากกันด้วยฉนวนไมก้า (Mica) อาร์เมเจอร์ คอมมิวเตเตอร์ทำหน้าที่เป็นขั้วรับแรงดันไฟตรงที่จ่ายมาจากแปรงถ่าน เพื่อส่งไปใ้ห้ขดลวดอาร์เมอร์
๖.) แปรงถ่าน (Brush) คือ ตัวสัมผัสกับคอมมิวเตเตอร์ ทำเป็นแท่งสี่เหลี่ยมผลิตมาจากคาร์บอนหรือแกรไฟต์ผสมผงทองแดง เพื่อให้แข็งและนำไฟฟ้าได้ดี มีสายตัวนำต่อร่วมกับแปรงถ่านเพื่อไปรับแรงดันไฟตรงที่จ่ายเข้ามา แปรงถ่านทำหน้าที่รับแรงดันไฟตรงจกแหล่งจ่าย จ่ายผ่านไปให้คอมมิวเตเตอร์
การทำงานของมอเตอร์

รูปภาพที่ ๒ การทำงานของมอเตอร์
ที่มา www.psptech.co.th/มอเตอร์motorคืออะไร-19171.page วันที่ ๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐

          การทำงานเบื้องต้นของมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง มีแรงดันไฟตรงจ่ายผ่านแปรงถ่านไปคอมมิวเตเตอร์ ผ่านไปให้ขดลวดตัวนำที่อาร์เมเจอร์ ทำให้ขดลวดอาร์เมเจอร์เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นมา ทางด้านซ้ายมือเป็นขั้วเหนือ (N) และด้านขวาเป็นขั้วใต้ (S) เหมือนกับขั้วแม่เหล็กถาวรที่วางอยู่ใกล้ๆ เกิดอำนาจแม่เหล็กผลักดันกัน อาร์เมเจอร์หมุนไปในทิศทางตามเข็มนาฬิกา พร้อมกับคอมมิวเตเตอร์หมุนตามไปด้วย แปรงถ่านสัมผัสกับส่วนของคอมมิวเตเตอร์ เปลี่ยนไปในอีกปลายหนึ่งของขดลวด แต่มีผลทำให้เกิดขั้วแม่เหล็กที่อาร์เมเจอร์เหมือนกับชั้วแม่เหล็กถาวรที่อยู่ใกล้ๆอีกครั้ง ทำให้อาร์เมเจอร์ยังคงถูกผลักให้หมุนไปในทิศทางตามเข็มนาฬิกาตลอดเวลา เกิดการหมุนของอาร์เมเจอร์คือมอเตอร์ไฟฟ้าทำงาน

๒.๒  แบตเตอรี่
          แบตเตอรี่ (อังกฤษ: Battery) เป็นอุปกรณ์ที่ประกอบด้วย เซลล์ไฟฟ้าเคมี หนึ่งเซลล์หรือมากกว่า ที่มีการเชื่อมต่อภายนอกเพื่อให้กำลังงานกับอุปกรณ์ไฟฟ้า แบตเตอรี่มี ขั้วบวก (อังกฤษ: cathode) และ ขั้วลบ (อังกฤษ: anode) ขั้วที่มีเครื่องหมายบวกจะมีพลังงานศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าขั้วที่มีเครื่องหมายลบ ขั้วที่มีเครื่องหมายลบคือแหล่งที่มาของอิเล็กตรอนที่เมื่อเชื่อมต่อกับวงจรภายนอกแล้วอิเล็กตรอนเหล่านี้จะไหลและส่งมอบพลังงานให้กับอุปกรณ์ภายนอก เมื่อแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับวงจรภายนอก สาร อิเล็กโทรไลต์ มีความสามารถที่จะเคลื่อนที่โดยทำตัวเป็นไอออน ยอมให้ปฏิกิริยาทางเคมีทำงานแล้วเสร็จในขั้วไฟฟ้าที่อยู่ห่างกัน เป็นการส่งมอบพลังงานให้กับวงจรภายนอก การเคลื่อนไหวของไอออนเหล่านั้นที่อยู่ในแบตเตอรี่ที่ทำให้เกิดกระแสไหลออกจากแบตเตอรี่เพื่อปฏิบัติงาน ในอดีตคำว่า "แบตเตอรี่" หมายถึงเฉพาะอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเซลล์หลายเซลล์ แต่การใช้งานได้มีการพัฒนาให้รวมถึงอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยเซลล์เพียงเซลล์เดียว แบตเตอรี่ปฐมภูมิจะถูกใช้เพียงครั้งเดียวหรือ ใช้แล้วทิ้ง วัสดุที่ใช้ทำขั้วไฟฟ้าจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างถาวรในช่วงปล่อยประจุออก (อังกฤษ: discharge) ตัวอย่างที่พบบ่อยก็คือ แบตเตอรี่อัลคาไลน์ ที่ใช้สำหรับ ไฟฉาย และอีกหลายอุปกรณ์พกพา แบตเตอรี่ทุติยภูมิ (แบตเตอรี่ประจุใหม่ได้) สามารถดิสชาร์จและชาร์จใหม่ได้หลายครั้ง ในการนี้องค์ประกอบเดิมของขั้วไฟฟ้าสามารถเรียกคืนสภาพเดิมได้โดยกระแสย้อนกลับ ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ตะกั่วกรด ที่ใช้ในยานพาหนะและแบตเตอรี่ ลิเธียมไอออน ที่ใช้สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบเคลื่อนย้ายได้

          การใช้ "แบตเตอรี่" เพื่ออธิบายกลุ่มของอุปกรณ์ไฟฟ้าสามารถย้อนหลังไปในสมัย เบนจาอัฟ แฟรงคลิน ผู้ซึ่งในปี ๑๗๔๘ ได้อธิบายกลุ่มของ หม้อเลย์เดน โดยอุปมาว่าเป็น แบตเตอรี่ของปืนใหญ่ (เบนจามิน แฟรงคลิน ยืมคำว่า "แบตเตอรี่" จากกองทัพที่หมายถึงอาวุธที่ทำงานด้วยกัน

                อาเลสซานโดร โวลตา ได้สร้างและได้อธิบายแบตเตอรี่ไฟฟ้าเคมีตัวแรก voltaic pile ในปี ๑๘๐๐ นี่เป็นชั้นซ้อนกันของแผ่นทองแดงและแผ่นสังกะสี คั่นโดยจานกระดาษชุ่มด้วยน้ำเกลือ มันสามารถผลิตกระแสที่คงที่ได้เป็นเวลานานทีเดียว โวลตาไม่ได้พอใจที่โวลเตจเกิดจากปฏิกิริยาเคมี เขาคิดว่าเซลล์ของเขาเป็นแหล่งพลังงานที่ใช้ไม่หมดและการกัดกร่อนที่กระทบต่อขั้วไฟฟ้าทั้งสองเป็นเพียงสิ่งรบกวน มากกว่าจะเป็นผลตามมาที่ไม่อาจเลี่ยงได้ของการปฏิบัติงานของพวกมัน อย่างที่ ไมเคิล ฟาราเดย์ แสดงให้เห็นในปี ๑๘๓๔

เซลล์เปียกเหล่านี้ใช้อิเล็กโทรไลต์เป็นของเหลว ซึ่งมีแนวโน้มที่จะรั่วไหลและหกหากไม่ถือไปมาอย่างถูกต้อง หลายเซลล์ใช้โหลแก้วเพื่อยึดชิ้นส่วนของพวกมันไว้ ซึ่งทำให้พวกมันเปราะบาง ลักษณะเหล่านี้ทำให้เซลล์เปียกไม่เหมาะสมสำหรับการใช้ที่ต้องเคลื่อนย้ายไปมา เมื่อใกล้จุดสิ้นสุดของศตวรรษที่สิบเก้า การประดิษฐ์ขึ้นของ แบตเตอรี่เซลล์แห้ง ซึ่งได้แทนที่อิเล็กโทรไลต์ของเหลวด้วยสารที่เป็นของแข็งกว่า ทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าแบบพกพาสามารถทำได้ในทางปฏิบัติ

หลักการทำงาน
          แบตเตอรี่แปลงพลังงานเคมีให้เป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรง แบตเตอรี่ประกอบด้วยเซลล์แบบโวลตาได้มากกว่าหนึ่งเซลล์ แต่ละเซลล์ประกอบด้วยสอง ครึ่งเซลล์ ที่เชื่อมต่อเรียงกันเป็นแถวโดยสารอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีไอออนที่มีประจุลบ (อังกฤษ: anion) และไอออนที่มีประจุบวก (อังกฤษ: cation) ครึ่งเซลล์หนึ่งตัวจะมีอิเล็กโทรไลต์และขั้วลบ (อิเล็กโทรดที่แอนไอออนวิ่งเข้าหา); อีกครึ่งเซลล์หนึ่งจะมีอิเล็กโทรไลต์และขั้วบวก (อิเล็กโทรดที่แคทไอออนวิ่งเข้าหา Redox ปฏิกิริยา Redox เป็นตัวให้พลังงานกับแบตเตอรี่ แคทไอออนจะลดลง (อิเล็กตรอนมีการเพิ่ม) ที่แคโทดระหว่างการชาร์จประจุ ในขณะที่แอนไอออนจะถูกออกซิไดซ์ (อิเล็กตรอนจะถูกลบออก) ที่ขั้วบวกระหว่างการชาร์จ ในระหว่างการดีสชาร์จกระบวนการจะเป็นตรงกันข้าม ขั้วไฟฟ้าทั้งสองไม่ได้สัมผัสกัน แต่เชื่อมต่อทางไฟฟ้าโดย อิเล็กโทรไลต์ เซลล์บางตัวใช้อิเล็กโทรไลต์แตกต่างกันสำหรับแต่ละครึ่งเซลล์ ตัวคั่นช่วยให้ไอออนไหลระหว่างครึ่งเซลล์ แต่จะช่วยป้องกันการผสมของอิเล็กโทรไลต์ทั้งสองด้าน

๒.๓ พลังงานไฟฟ้า

          พลังงานรูปแบบหนึ่งซึ่งสามารถเปลี่ยนไปเป็นพลังงานอีกรูปแบบหนึ่งได้ เกิดจากแหล่งกำเนิดหลายประเภท ซึ่งการนำพลังงานไฟฟ้ามาใช้จะต้องมีการเชื่อมต่อแหล่งกำเนิดไฟฟ้าเข้ากับสิ่งที่จะนำพลังงานไฟฟ้าไปใช้ เรียกว่า วงจรไฟฟ้า โดยพลังงานไฟฟ้าที่ได้ก็ถูกเปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานรูปแบบต่างๆ เช่นพลังงานกล พลังงานความร้อน พลังงานเสียง พลังงานแสง เป็นต้น

๒.๔ พลังงานกล

พลังงานที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่โดยตรงของวัตถุ โดยประกอบไปด้วยพลังงานศักย์และพลังงานจลน์ พลังงานจลน์ (kinetic energy) พลังงานจลน์ เป็นพลังงานที่เกิดขึ้นขณะวัตถุกำลังเคลื่อนที่เนื่องจากมีแรงมากระทำต่อวัตถุและมีค่าเปลี่ยนแปลงตามอัตราเร็วของวัตถุเคลื่อนที่ พลังงานจลน์ที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่   เช่น พลังงานลม พลังงานคลื่น  พลังงานน้ำ

พลังงานศักย์ (Potential Energy) พลังงานศักย์โน้มถ่วง (Gravitational Potential Energy) เป็นพลังงานศักย์ที่สะสมในวัตถุ เมื่ออยู่บน ที่สูง พลังงานศักย์โน้มถ่วงจะมีค่ามาก หรือ ค่าน้อย ขึ้นอยู่กับระดับความสูงจากพื้นโลก สามารถหาค่าได้จากงานที่ทำหรือการเปลี่ยนตำแหน่งของวัตถุในแนวดิ่ง มีความสูงเข้ามาเกี่ยวข้อง

พลังงานศักย์ยืดหยุ่น (Elastic Potential Energy) เป็นพลังงานศักย์ที่สะสมในวัตถุที่ติดกับสปริงที่ถูกทำให้ยืดออก หรือ หดเข้า จากตำแหน่งสมดุล แรงที่กระทำต่อสปริงมีค่าไม่คงที่ แต่จะมีค่าเพิ่มขึ้นจากศูนย์ แรงที่นำไปใช้จึงเป็นค่าเฉลี่ย

๒.๕ พลังงานเคมี

เป็นพลังงานที่แฝงอยู่ในโครงสร้างของสาร เช่น พลังงานเคมีที่อยู่ในน้ำมันเชื้อเพลิง พลังงานเคมีที่อยู่ในอาหาร พลังงานเคมีที่มีอยู่ในแบตเตอรี่หรือถ่านไฟฉาย ถ้านำมาใช้จะปล่อยพลังงานเคมีออกมาใช้ทำประโยชน์ในด้านต่างๆ พลังงานเคมีนี้อาจเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า "พลังงานสะสม"

๒.๖  สายไฟ

สายไฟฟ้า เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ส่งพลังงานไฟฟ้าจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งโดยกระแสไฟฟ้าจะ เป็นตัวนำพลังงานไฟฟ้าผ่านไปตามสายไฟจนถึงเครื่องใช้ไฟฟ้า สายไฟทำด้วยสารที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้ เรียกว่าตัวนำไฟฟ้า และตัวนำไฟฟ้าที่ใช้ทำสายไฟเป็นโลหะที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้ดี ลวดตัวนำแต่ละชนิดยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้ต่างกัน ตัวนำไฟฟ้าที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้มากเรียกว่ามีความนำไฟฟ้ามากหรือมีความต้านทานไฟฟ้าน้อย ลวดตัวนำจะมีความต้านทานไฟฟ้าอยู่ด้วย โดยลวดตัวนำที่มีความต้านทานไฟฟ้ามากจะยอม ให้กระแสไฟฟ้าผ่านได้น้อย

บทที่ ๓

วัสดุอุปกรณ์และวิธีการดำเนินการ

๓.๑ วัสดุอุปกรณ์

๓.๑.๑ กบเหลาดินสอ                                                      จำนวน  ๕ ตัว

๓.๑.๒ เฟือง ขนาด ๒๐ มิลลิเมตร รูแกน 6 มิล                          จำนวน  ๖ ตัว

๓.๑.๓ พลาสแตนเลส ๖ มิลลิเมตร ขนาด ๓๐ เซนติเมตร                จำนวน  ๖ เส้น

๓.๑.๔ ตลับลูกปืน แบบยึดแนวนอน ๔ รูน็อต รู ๖ มิลลิเมตร           จำนวน  ๕ อัน

๓.๑.๕ มอเตอร์                                                             จำนวน ๑ ตัว

๓.๑.๖ สายพาน เส้นรอบวง ขนาด ๖๐ เซนติเมตร                       จำนวน  ๑ เส้น

๓.๑.๗ สายพาน เส้นรอบวง ขนาด ๘๐ เซนติเมตร                       จำนวน ๑ เส้น

๓.๑.๘ น็อตยึด                                                             จำนวน ๑๐ ตัว

๓.๑.๙ เครื่องเชื่อม                                                         จำนวน ๑ เครื่อง

๓.๑.๑๐ ลวดเชื่อม                                                         จำนวน ๑ กล่อง          

๓.๑.๑๑ ไม้อัด                                                              จำนวน ๑ แผ่น

๓.๑.๑๒ กาวร้อน                                                 จำนวน ๑ แท่ง

๓.๑.๑๓ ดินสอ                                                            จำนวน ๔๐ แท่ง

๓.๑.๑๔ นาฬิกาจับเวลา                                                   จำนวน ๑ เรือน

๓.๑.๑๕ ไม้

๓.๑.๑๖

๓.๑.๑๗

๓.๑.๑๘          

๓.๒ วิธีการดำเนินการ

          ๓.๒.๑

๓.๒.๒

๓.๒.๓

๓.๒.๔

๓.๒.๕

๓.๒.๖

๓.๒.๗

๓.๒.๘

๓.๒.๑๐

๓.๒.๑๑

๓.๓ แบบชิ้นงาน

ภาพที่ ๓ แบบชิ้นงาน เครื่องยิงวอลเลย์บอล

บทที่ ๔

ผลการดำเนินการ

          จากการทดลองยิงลูกวอลเลย์บอลจากเครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล ใช้เวลาในทำการทดลอง ๓ ครั้ง และจุดตั้งเครื่องยิงลูกวอลเลย์บอลตั้งอยู่จุดเดิมทุกครั้งที่ทำการทดลอง คนทำการทดลองคนเดิม ปรากฏผลการทดลองดังนี้

          ตารางที่ ๑ ตารางบันทึกผลการทดลอง โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล ครั้งที่ ๑ ใช้ระดับความสูง ๑๕๒ เซนติเมตร

องศาที่ปรับจุดยิง	ความเร่งระดับ ๑ (เซนติเมตร)	ความเร่งระดับ ๒ (เซนติเมตร)	ความเร่งระดับ ๓ (เซนติเมตร)
๙๐	๑๖๐	๔๖๐	๕๓๔
๑๒๐	๑๙๕	๖๐๘	๖๕๓
๑๕๐	๒๑๐	๗๘๕	๙๓๔

          จากตารางที่ ๑ ผลที่ได้จากการใช้เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล องศาที่ปรับจุดยิง ๙๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๑๖๐, ๔๖๐, ๕๓๔ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๒๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๑๙๕ ๖๐๘ ๖๕๓ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๕๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๑๐, ๗๘๕, ๙๓๔ เซนติเมตร

          ภาพที่ ๔ แผนภูมิประดิษฐ์ โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล ครั้งที่ ๑ ใช้ระดับความสูง ๑๕๒ เซนติเมตร

ตารางที่ ๒ ตารางบันทึกผลการทดลอง โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล ครั้งที่ ๒ ใช้ระดับความสูง ๑๗๑ เซนติเมตร

องศาที่ปรับจุดยิง	ความเร่งระดับ ๑ (เซนติเมตร)	ความเร่งระดับ ๒ (เซนติเมตร)	ความเร่งระดับ ๓ (เซนติเมตร)
๙๐	๑๙๐	๕๓๓	๖๐๓
๑๒๐	๒๑๕	๖๒๐	๖๙๘
๑๕๐	๒๓๐	๘๔๒	๑๐๒๓

         

จากตารางที่ ๒ ผลที่ได้จากการใช้เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล องศาที่ปรับจุดยิง ๙๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๑๙๐, ๕๓๓, ๖๐๓ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๒๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๑๕ ๖๒๐ ๖๙๘ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๕๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๓๐, ๘๔๒, ๑๐๒๓ เซนติเมตร

          ภาพที่ ๕ แผนภูมิประดิษฐ์ โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล ครั้งที่ ๒ ใช้ระดับความสูง ๑๗๑ เซนติเมตร

          ตารางที่ ๓ ตารางบันทึกผลการทดลอง โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล ครั้งที่ ๓ ใช้ระดับความสูง ๑๘๙ เซนติเมตร

องศาที่ปรับจุดยิง	ความเร่งระดับ ๑ (เซนติเมตร)	ความเร่งระดับ ๒ (เซนติเมตร)	ความเร่งระดับ ๓ (เซนติเมตร)
๙๐	๒๕๐	๖๕๐	๖๘๐
๑๒๐	๒๘๐	๖๔๖	๗๐๖
๑๕๐	๒๘๕	๘๙๑	๑๐๗๘

จากตารางที่ ๓ ผลที่ได้จากการใช้เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล องศาที่ปรับจุดยิง ๙๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๕๐, ๖๕๐, ๖๘๐ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๒๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๘๐ ๖๔๖ ๗๐๖ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๕๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๘๕, ๘๙๑, ๑๐๗๘ เซนติเมตร

          ภาพที่ ๖ แผนภูมิประดิษฐ์ โครงงานวิทยาศาสตร์ เรื่อง เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล ครั้งที่ ๓ ใช้ระดับความสูง ๑๘๙ เซนติเมตร

บทที่ ๕

สรุปผลการดำเนินการและอภิปรายผล

สรุปผลการดำเนินการ

 จากการทดลองใช้เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล ใช้เวลาในทำการทดลอง ๓ ครั้ง และจุดตั้งเครื่องยิงลูกวอลเลย์บอลตั้งอยู่จุดเดิมทุกครั้งที่ทำการทดลอง คนทำการทดลองคนเดิม ผลปรากฏว่า ปรับองศาจุดยิงไปที่ ๑๕๐ องศา เพิ่มระดับความสูง ๑๘๙ เซนติเมตร ตัวเร่งระดับ ๓ ลูกวอลเลย์บอลที่ถูกยิงออกหล่นลงพื้นที่ระยะทาง ๑๐๗๘ เซนติเมตร ซึ่งเป็นระยะทางในการยิงลูกบอลวอลเลย์บอลได้ไกลที่สุดในการทดลอง และนักเรียนสามารถเข้าใจกลไกการเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานไฟฟ้า เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกล การต่อวงไฟฟ้า ดังนั้น ตัวเร่งมอเตอร์ องศา และระดับความสูง  มีผลต่อระยะทางลูกวอลเลย์บอลหล่นลงพื้นแตกต่างกัน และผลิตเครื่องยิงวอลเลย์บอลที่มีราคาต้นทุนที่ต่ำกว่าท้องตลาด ประหยัด มีประสิทธิภาพ อำนวยความสะดวกให้กับผู้ฝึกซ้อมกีฬาวอลเลย์บอล

อภิปรายผลการดำเนินการ

          ผู้จัดทำโครงงานได้ทดลองใช้เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล ใช้เวลาในทำการทดลอง ๓ ครั้ง และจุดตั้งเครื่องยิงลูกวอลเลย์บอลตั้งอยู่จุดเดิมทุกครั้งที่ทำการทดลอง คนทำการทดลองคนเดิม ซึ่งผลการทดลองดังนี้ ครั้งที่ ๑ ผลที่ได้จากการใช้เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล องศาที่ปรับจุดยิง ๙๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๑๖๐, ๔๖๐, ๕๓๔ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๒๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๑๙๕ ๖๐๘ ๖๕๓ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๕๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๑๐, ๗๘๕, ๙๓๔ เซนติเมตร

ครั้งที่ ๒ ผลที่ได้จากการใช้เครื่องลูกยิงวอลเลย์บอล องศาที่ปรับจุดยิง ๙๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๑๙๐, ๕๓๓, ๖๐๓ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๒๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๑๕ ๖๒๐ ๖๙๘ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๕๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๓๐, ๘๔๒, ๑๐๒๓ เซนติเมตร

ครั้งที่ ๓ ผลที่ได้จากการใช้เครื่องยิงลูกวอลเลย์บอล องศาที่ปรับจุดยิง ๙๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๕๐, ๖๕๐, ๖๘๐ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๒๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๘๐ ๖๔๖ ๗๐๖ เซนติเมตร องศาที่ปรับจุดยิง ๑๕๐ องศา ความเร่งระดับ ๑, ๒, ๓, คือ ๒๘๕, ๘๙๑, ๑๐๗๘ เซนติเมตร

ข้อเสนอแนะ

เราสามารถออกแบบโครงสร้างเครื่องยิงลูกวอลเลย์บอลแบบใหม่ที่สามารถนั่งยิงลูกวอลเลย์บอลได้

บรรณานุกรม

วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี. ๒๕๖๐.แบตเตอรี่. [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา :  http://th.wikipedia.org/wiki/แบตเตอรี่ (๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐)

วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี. ๒๕๖๐. มอเตอร์. [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา :  http://th.wikipedia.org/wiki/ (๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐)

วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี. ๒๕๖๐. พลังงานไฟฟ้า. [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา : http://th.wikipedia.org/wiki/ (๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐)

วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี. ๒๕๖๐. พลังงานกล. [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา : http://th.wikipedia.org/wiki/ (๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐)

ทรูปัญญา. ๒๕๖๐. พลังงานเคมี. [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา : http://www.trueplookpanya.com/new/asktrueplookpanya/questiondetail/15020 (๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐)

วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี. ๒๕๖๐. สายไฟ. [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา :  http://th.wikipedia.org/wiki/สายไฟฟ้า (๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐)

ไทยวอเตอร์ซิสเตม. ๒๕๖๐. วงจรปรับรอบมอเตอร์. [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา :  

www.thaiwatersystem.com/product/347/วงจรปรับรอบมอเตอร์-dc12v-40v-10a

(๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐)

ธนากร ด่านเสถียร. ๒๕๖๐. ลูกวอลเลย์บอล. [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา :  

http://volleyballthanakorndan.blogspot.com/2011/11/blog-post_5351.html (๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐)

วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี. ๒๕๕๘. มุม. [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา :  http://th.wikipedia.org/wiki/องศา_(มุม) (๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐)

วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี. ๒๕๖๐. วอลเลย์บอล. [ระบบออนไลน์]. แหล่งที่มา :  http://th.wikipedia.org/wiki/วอลเลย์บอล (๒๔ ตุลาคม ๒๕๖๐)

ภาคผนวก